CN108083929A - 一种预处理含腐植酸的矿物煤、制备方法、腐植酸有机肥 - Google Patents

一种预处理含腐植酸的矿物煤、制备方法、腐植酸有机肥 Download PDF

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Abstract

本发明涉及腐植酸有机肥生产技术领域，具体涉及一种预处理含腐植酸的矿物煤、制备方法、腐植酸有机肥。该预处理含腐植酸的矿物煤的预处理方法为将含腐植酸的矿物煤研磨至80～100目，然后加入到瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.5～2MPa，保持压力5～7分钟，瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓。利用超音速汽爆技术所产生的巨大能量(22MW)将含腐植酸的矿物煤中的部分有机质大分子瞬间断裂转化为腐植酸，同时原有的腐植酸大分子也会断裂为小分子，比表面积翻倍增加，从而使其总腐植酸和游离腐植酸含量大幅度的提升、水溶腐植酸也有较大提高、活性增强，能够直接用作原料制备腐植酸有机肥。

Description

一种预处理含腐植酸的矿物煤、制备方法、腐植酸有机肥
技术领域
本发明涉及腐植酸有机肥生产技术领域，具体涉及一种预处理含腐植酸的矿物煤、制备方法、腐植酸有机肥。
背景技术
腐植酸是一类大分子、有机弱酸的混合物，是自然界动植物的残体、主要是植物的残体。经过微生物的分解和转化以及地球、物理、化学的一系列过程、逐渐形成积累起来的，天然的、无定型的、化学上稳定的有机高分子化合物。分子量大小不一，从几百到数万不等。通常有三个级分；即黄腐植酸、棕腐植酸、黑腐植酸。黄腐植酸分子量最小，几百到几千；棕腐植酸，几千到几万；黑腐植酸，几万以上。腐植酸分子均含有苯环、稠环和各种杂环(如吡咯、呋喃、吲哚等)，各芳环之间由桥键相连，芳环上有各种活性功能基团。如羧基、酚羟基、甲氧基、醇羟基、羰基、醌基等。
由于腐植酸有非常复杂的分子结构，它具有胶体性质，有很强的吸附力、络合、螯合能力、离子交换能力。所以把腐植酸用作农业肥料，具有五大功能1、改良土壤：可改良盐碱地，防治土壤盐化，改良沙土地，防治荒漠化，改良白浆，红壤土。2、刺激作物生长：腐植酸对各种作物都有明鲜的刺激效果，表现在对根系发育的促进，对幼苗发根快，次生根增多，根量增加，根系伸长，最终导致作物吸收水份和养分能力。3、增加肥效：对氮肥增效百分之10至30，对磷肥增效百分之8至15，对钾肥和微肥增效百分之3至13。4、增强作物抗逆性能,提高作物的抗旱性，保水保墒,减少叶面水份蒸腾，增强抗寒性能,防治病虫害，提高作物的免疫力。5、改善产品品质：可降低化肥，农药对产品的毒性。粮淀粉含量提高百分之八到十五，瓜果含糖量增加八到二十六个百分点，维生素C含量增加三到四十二个百分点。
腐植酸用作农业的肥料，能大幅度提高农作物的产量，已是众所周知的。但一般都存在着原料来源不足，可溶出的有效腐植酸含量低，工艺要求高、生产设备复杂，导致生产成本高等问题，不适合作肥料原料。近年来报到了一些新的制配方法，但都存在某些问题，如CN88107216介绍用糖醛渣生产腐植酸的方法，因受原料限制，无法大量生产；CN92106094腐植酸液体肥料的生产方法介绍用造纸废液经酸化等工艺生产腐植酸，其原料及工艺条件受到制约；还有用用桔杆和粪便加工腐植酸的报道，但都因成本太高，无法批量、工业化生产。
目前国内利用含腐植酸的矿物煤、褐煤、泥炭等原材料生产腐植酸有机肥的方法归纳起来有三种：一是化学法使用强碱强酸等化学试剂来制备腐植酸有机肥,此法存在着效率低环境污染的问题；二是物理化学法同样的问题是效率低成本高对环境有污染；三是生物法制备腐植酸有机肥，该法存在着占用场地大、发酵时间长、生产效率低等问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种预处理含腐植酸的矿物煤，总腐植酸和游离腐植酸含量提升，水溶性腐植酸含量提高，活性增强，能够作为化肥的原料制备获得高腐植酸含量的有机肥。
本发明的目的之二在于提供一种腐植酸有机肥。
本发明的目的之三在于提供一种腐植酸有机肥的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种预处理含腐植酸的矿物煤，其预处理方法为：包括将含腐植酸的矿物煤研磨至80～100目，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.5～2MPa，停止通入水蒸气，保持压力5～7分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
所述含腐植酸的矿物煤为风化煤或褐煤。
上述瞬时弹射式蒸汽爆破机是河南正道启宝环保科技有限公司所生产的瞬时弹射式蒸汽爆破机，其型号为QB-1000系列、QB-1500系列或QB-1800系列。
优选的，上述预处理含腐植酸的矿物煤的预处理方法为：包括将含腐植酸的矿物煤研磨至90目，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.8MPa，停止通入水蒸气，保持压力6分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
可选的，还包括在研磨后的含腐植酸的矿物煤中加入凹凸棒土作为粘合剂制成粒径大小为2～4mm的颗粒状物料，然后将颗粒状物料加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内。通过加入凹凸棒土作为粘合剂制成颗粒状物料，可以避免汽爆的过程中造成粉状含腐植酸的矿物煤飞扬导致的粉尘污染，易于预处理后的含腐植酸的矿物煤的收集。
可选的，每70～80重量份含腐植酸的矿物煤加入的凹凸棒的用量为5～6重量份。
一种腐植酸有机肥，由以下重量份数的原料制备而成：上述预处理含腐植酸的矿物煤75～86份、磷酸二铵4～6份、硫酸钾或氯化钾5～6份、硼砂0.8～1.2份。
上述腐植酸有机肥的制备方法，包括按重量份数取各原料混合搅拌均匀后，依次经过造粒、干燥、筛选，即得所述的腐植酸有机肥。
现有技术中为了提高秸秆等物料中有效腐植酸的含量，存在采用汽爆技术对秸秆等物料进行预处理，但是秸秆与含腐植酸的矿物煤在物料和化学性质上属于两种完全不同的物料，而且物料中含有的有机质等成分也存在很大的差异，因此将目前秸秆的汽爆过程直接转用于处理含腐植酸的矿物煤时，存在对含腐植酸的矿物煤总腐植酸、游离腐植酸、水溶性腐植酸的含量，以及有效腐植酸的活性等的提高效果并不明显，那么发明预处理含腐植酸的矿物煤，创造性的限定在利用瞬时(0.00875秒)蒸汽气爆技术对含腐植酸的矿物煤进行预处理时，将含腐植酸的矿物煤研磨至一定的细度，然后再加入汽爆仓中，再限定合适的压力和保压时间，最大限度的提升含腐植酸的矿物煤中总腐植酸、游离腐植酸和水溶性腐植酸的含量，提高腐植酸的活性，使其可直接作为腐植酸有机肥的原料。并且发明人需要强调的是现有技术中没有公开物料的细度、汽爆的压力和保压时间会影响汽爆后物料中总腐植酸、游离腐植酸和水溶性腐植酸等的含量，也没有公开如何根据物料的物理化学性质选择合适的汽爆参数，因此本发明中限定的将含腐植酸的矿物煤研磨至80～100目、汽爆压力为1.5～2MPa，保压时间为5～7分钟，使处理后的含腐植酸的矿物煤总腐植酸的含量提高5.4倍、游离腐植酸的含量提高3.8倍、水溶性腐植酸的含量提高至1.8％，取得预料不到的技术效果，需要付出创造性劳动。
本发明利用超音速(0.00875秒)汽爆技术所产生的巨大能量(22MW)将含腐植酸的矿物煤中的部分有机质大分子瞬间断裂转化为腐植酸，同时原有的腐植酸大分子也会断裂为小分子，比表面积翻倍增加，从而使其总腐植酸和游离腐植酸含量大幅度的提升、水溶腐植酸也有较大提高、活性增强。
由于本发明预处理含腐植酸的矿物煤中含大量腐植酸被超音速汽爆技术激活，可以直接作为腐植酸有机肥的原料，再结合加入氮磷钾等多种植物所需的营养元素(凹凸棒既是粘合剂又含有多种微量元素；硼在农作物体内参与碳水化合物的运输和转化，促进蛋白质的合成，调解水份吸收和养分平衡以及氧化还原过程、同时又是开花结实的养分，硼的使用促使作物生长茂盛，颗料饱满)制备的腐植酸有机肥，可作为农作物的底肥，追肥，也是土壤改良剂、植物生长调解剂。可改良土壤，抗旱抗寒，防治病虫害，刺激调解作物生长，提高化肥吸收利用率，改善产品品质，提高农副产品的产量。是工艺简单、原料丰富、成本低、易实施的项目。由此法生产出的腐植酸有机肥其效果好、成本低、生产过程中无三废排放做到了煤炭腐植酸原料的全利用，是一项变废为宝，优质高产，无污染的农业可持续发展产品。而且本发明所使用的原料在我国储量巨大，数以万亿吨计，原料来源广泛。
总之本发明预处理使得含腐植酸的矿物煤总腐植酸、游离腐植酸和水溶性腐植酸的含量大幅度提高，活性增强，且预处理方法的工艺设备简单、能耗低、成本低、易实施，能够直接用作原料制备腐植酸有机肥，肥效高，适于工业化推广应用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述实施例和对比例中使用的含腐植酸的矿物煤为风化煤，出自于同一产地。
下述实施例和对比例使用的瞬时弹射式蒸汽爆破机是河南正道启宝环保科技有限公司所生产的QB-1500系列瞬时弹射式蒸汽爆破机。
实施例1
一种预处理含腐植酸的矿物煤，其预处理方法为：包括取75重量份含腐植酸的矿物煤研磨至90目，加入5份凹凸棒，造粒制成2～4mm颗粒状物料，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.8MPa，停止通入水蒸气，保持压力6分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
一种腐植酸有机肥，由以下重量份数的原料制备而成：上述预处理含腐植酸的矿物煤80份、磷酸二铵5份、硫酸钾5份、硼砂1份。
上述腐植酸有机肥的制备方法，包括按重量份数取各原料混合搅拌均匀后，依次经过造粒、干燥、筛选，即得所述的腐植酸有机肥。
实施例2
一种预处理含腐植酸的矿物煤，其预处理方法为：包括取70重量份含腐植酸的矿物煤研磨至80目，加入5份凹凸棒，造粒制成2～4mm颗粒状物料，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.5MPa，停止通入水蒸气，保持压力7分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
一种腐植酸有机肥，由以下重量份数的原料制备而成：上述预处理含腐植酸的矿物煤75份、磷酸二铵4份、氯化钾5份、硼砂0.8份。
上述腐植酸有机肥的制备方法，包括按重量份数取各原料混合搅拌均匀后，依次经过造粒、干燥、筛选，即得所述的腐植酸有机肥。
实施例3
一种预处理含腐植酸的矿物煤，其预处理方法为：包括取80重量份含腐植酸的矿物煤研磨至90目，加入6份凹凸棒，造粒制成2～4mm颗粒状物料，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到2MPa，停止通入水蒸气，保持压力5分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
一种腐植酸有机肥，由以下重量份数的原料制备而成：上述预处理含腐植酸的矿物煤86份、磷酸二铵6份、硫酸钾6份、硼砂1.2份。
上述腐植酸有机肥的制备方法，包括按重量份数取各原料混合搅拌均匀后，依次经过造粒、干燥、筛选，即得所述的腐植酸有机肥。
实施例4
一种预处理含腐植酸的矿物煤，其预处理方法为：包括取75重量份含腐植酸的矿物煤研磨至90目，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.8MPa，停止通入水蒸气，保持压力6分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
一种腐植酸有机肥，由以下重量份数的原料制备而成：上述预处理含腐植酸的矿物煤75份、凹凸棒土5份、磷酸二铵5份、硫酸钾5份、硼砂1份。
上述腐植酸有机肥的制备方法，包括按重量份数取各原料混合搅拌均匀后，依次经过造粒、干燥、筛选，即得所述的腐植酸有机肥。
对比例1
本对比例预处理含腐植酸的矿物煤与实施例4的不同之处在于，预处理过程中不对含腐植酸的矿物煤进行研磨处理，直接加入汽爆仓中进行汽爆操作，其他同实施例1。
对比例2
本对比例预处理含腐植酸的矿物煤与实施例4的不同之处在于，预处理过程中将含腐植酸的矿物煤研磨至60目，其他同实施例1。
对比例3
本对比例预处理含腐植酸的矿物煤与实施例4的不同之处在于，预处理过程中将含腐植酸的矿物煤研磨至120目，其他同实施例1。
对比例4
本对比例预处理含腐植酸的矿物煤与实施例4的不同之处在于，预处理过程中通入水蒸气使压力达到2.5MPa，保持压力2分钟，其他同实施例1。
试验例
分别对实施例4、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4制备的预处理含腐植酸的矿物煤中的总腐植酸、游离腐植酸、水溶腐植酸、有机质和水分含量，结果如下表1所示：
表1
其中有机质的百分含量是指除去总腐植酸的有机质的百分含量。
由上述表1所示的数据可知，实施例4预处理后的含腐植酸的矿物煤中的总腐植酸含量为未处理原始含腐植酸的矿物煤的2.05倍，游离腐植酸的含量为未处理原始含腐植酸的矿物煤的2.25倍，提高水溶性腐植酸的含量为5.1％，由此可见本发明预处理含腐植酸的矿物煤采用将含腐植酸的矿物煤首先研磨至一定的细度然后再在限定的压力和保压时间条件下进行瞬时汽爆处理，提高含腐植酸的矿物煤中总腐植酸、游离腐植酸和水溶性腐植酸的含量，使得预处理后的含腐植酸的矿物煤能够直接作为原料制备肥料，提高肥料中腐植酸对土壤、农作物的作用功效；试验验证实施例1～3的预处理含腐植酸的矿物煤经过预处理后的腐植酸、游离腐植酸、水溶腐植酸的含量的提高效果与实施例4等同，并且对于褐煤采用本发明预处理方法预处理后腐植酸、游离腐植酸、水溶腐植酸含量的提高效果与实施例中风化煤的提高效果基本等同。
由上述表1所示的数据可知，实施例4预处理后的含腐植酸的矿物煤中总腐植酸的含量、游离腐植酸的含量和水溶性腐植酸的含量明显高于对比例1，由此可见在汽爆前对含腐植酸的矿物煤进行研磨处理能够促进腐植酸含量以及活性的提高；同时实施例4预处理后的含腐植酸的矿物煤中总腐植酸的含量、游离腐植酸的含量和水溶腐植酸的含量明显高于对比例2和对比例3，由此可见对含腐植酸的矿物煤进行研磨的细度会影响汽爆效果，最终影响预处理后物料中腐植酸的含量和活性，因此本申请创造性的选择将含腐植酸的矿物煤研磨至80～100目，最大限度的提高含腐植酸的矿物煤中腐植酸的含量和活性，取得预料不到的效果；
由上述表1所示的数据可知，实施例4预处理后的含腐植酸的矿物煤中总腐植酸的含量、游离腐植酸的含量和水溶性腐植酸的含量明显高于对比例4，由此可见汽爆的压力和保压时间影响汽爆的效果，影响预处理后含腐植酸的矿物煤中腐植酸的含量和活性，本申请根据含腐植酸的矿物煤物料的物料和化学特性，创造性的选择压力为1.5～2.0MPa，保压时间为5～7分钟，最大限度的提高含腐植酸的矿物煤中腐植酸的含量和活性，取得预料不到的效果。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种预处理含腐植酸的矿物煤，其特征在于，其预处理方法为：包括将含腐植酸的矿物煤研磨至80～100目，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.5～2MPa，停止通入水蒸气，保持压力5～7分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
2.如权利要求1所述的预处理含腐植酸的矿物煤，其特征在于，其预处理方法为：包括将含腐植酸的矿物煤研磨至90目，然后加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，在汽爆仓内通入水蒸气使压力达到1.8MPa，停止通入水蒸气，保持压力6分钟，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
3.如权利要求1或2所述的预处理含腐植酸的矿物煤，其特征在于，还包括在研磨后的含腐植酸的矿物煤中加入凹凸棒土作为粘合剂制成粒径大小为2～4mm的颗粒状物料，然后将颗粒状物料加入瞬时弹射式蒸汽爆破机的汽爆仓内，然后瞬时(0.00875秒)打开汽爆仓，即完成。
4.如权利要求3所述的预处理含腐植酸的矿物煤，其特征在于，每70～80重量份含腐植酸的矿物煤加入的凹凸棒的用量为5～6重量份。
5.如权利要求1或2所述的预处理含腐植酸的矿物煤，其特征在于，所述含腐植酸的矿物煤为风化煤或褐煤。
6.一种腐植酸有机肥，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：如权利要求4所述的预处理含腐植酸的矿物煤75～86份、磷酸二铵4～6份、硫酸钾或氯化钾5～6份、硼砂0.8～1.2份。
7.一种如权利要求6所述的腐植酸有机肥的制备方法，其特征在于，包括按重量份数取各原料混合搅拌均匀后，依次经过造粒、干燥、筛选，即得所述的腐植酸有机肥。
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